探索基于配網(wǎng)自動化的事故判斷失敗原因及其改進措施

王子為

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

引言：針對于配網(wǎng)自動化而言，對于電力行業(yè)的發(fā)展是存在重要的意義，并且可以更好地去實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理。其中就健全網(wǎng)絡(luò)自動化而言，正在不斷展開的重要工程隨著時間的推移會逐漸彌補此項缺陷。然而配電網(wǎng)自動化技術(shù)（Distribution Automation Technology，簡稱“DA 技術(shù)”）是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進行集成，構(gòu)成完整的自動化管理系統(tǒng)，隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，城市生活水平、科技水平的迅速提高，城市配網(wǎng)日益復(fù)雜，用戶對用電可靠性和用電質(zhì)量的要求也日益提高。近些年來，我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、智能化等方面取得了顯著的成績。隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前在電力行業(yè)，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)已經(jīng)開始在電力監(jiān)控系統(tǒng)中進行應(yīng)用，并逐漸成為了電力系統(tǒng)的一個組成部分。

一、分析配網(wǎng)自動化的功能

對于配網(wǎng)自動化而言，主要是通過應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)和通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，將其配電網(wǎng)的實時信息和離線信息以及用戶信息等進行相應(yīng)的集成，從而構(gòu)建出完整的自動化管理系統(tǒng)，更好地實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)的正常運行和事故下的監(jiān)測、保護和控制、配電管理等，也是配電自動化和配電管理系統(tǒng)集成為一體的系統(tǒng)。

（一）分析自動化的功能

對于自動化的功能而言，主要包括以下幾個方面：一是配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）。對于配網(wǎng)SCADA 系統(tǒng)而言，主要是包括了數(shù)據(jù)采集和四遙（遙信、遙測、遙感以及遙調(diào)）、狀態(tài)監(jiān)視、報警和統(tǒng)計計算等等功能，也還需要支持無人機值班變電站的接口等等。二是配電網(wǎng)的電壓管理系統(tǒng)。主要是結(jié)合配電網(wǎng)的電壓和功率因數(shù)和電流等相關(guān)的參數(shù)，自動控制無功補償電容器的投切以及變壓器有載分接開關(guān)接頭的檔位等方面的功能。三是配電網(wǎng)的故障很短和斷電管理系統(tǒng)。主要是通過結(jié)合了投訴的電話和通信信息，能夠更好地實現(xiàn)故障定位和爭端，并且也是可以實現(xiàn)故障的隔離和負荷轉(zhuǎn)移以及現(xiàn)場故障搶修等方面的功能。四是操作票專家系統(tǒng)（ES）。對于該系統(tǒng)而言，則包括以下兩點：首先變電所的自動化。主要是實施數(shù)據(jù)的采集和控制以及監(jiān)視，并且是可以和控制中心以及調(diào)度自動化系統(tǒng)進行通信。其次是配電所的自動化。對于這個功能而言，主要是由安裝到配電所的RTU 對配電所實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視控制，同時也是可以和控制中心以及配電調(diào)度自動化系統(tǒng)進行相互的通信處理。

（二）分析FA

一是饋線控制以及數(shù)據(jù)檢測的系統(tǒng)。在正常的情況下，能夠更好地實現(xiàn)對各個運行電量的參數(shù)（其中包括了饋線上的設(shè)備各種電量）的遠方測量以及監(jiān)視和設(shè)備的狀態(tài)遠方進行控制。二是饋線自動隔離以及恢復(fù)系統(tǒng)。在饋線出現(xiàn)了相間短路的故障或者是單相接地故障的情況下，這時可以自動判斷饋線故障段，并且可以對故障段進行自動隔離，及時恢復(fù)故障段的供電情況，通常情況下具有以下幾種方式進行選擇：首先可以采用線路自動重合器或者分段器；其次采用遠方通信的信道，主要存在數(shù)據(jù)采集和遠方控制功能的饋線自動化，該系統(tǒng)不僅包括了一次設(shè)備，與此同時也包括遠方終端（FTU）以及通信信號和電流電壓傳感器等方面的內(nèi)容。

二、分析配網(wǎng)自動化存在的安全問題

對于配網(wǎng)自動化的系統(tǒng)而言，其數(shù)據(jù)傳輸模式通常情況下采用C/S 的結(jié)構(gòu)，對于這種結(jié)構(gòu)而言，主要包括以下方面：一是感知層；二是網(wǎng)絡(luò)層；三是應(yīng)用層。在這其中，應(yīng)用層主要是由系統(tǒng)的自動化程序所構(gòu)成的，應(yīng)用層可以對系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)和信息進行及時收集，完成收集工作后，便可以對這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容進行合理的分析，通過分析結(jié)果對系統(tǒng)的實際運行情況進行有效監(jiān)控。感知層主要由電力配網(wǎng)系統(tǒng)的終端構(gòu)成，該層能收集遙測和遙信等相關(guān)的配電數(shù)據(jù)，并將配電數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)絡(luò)層并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層的加工，再將數(shù)據(jù)信息最終的處理結(jié)果傳送至應(yīng)用層，應(yīng)用層對結(jié)果進行審核處理。目前數(shù)據(jù)信息最主要的數(shù)據(jù)傳輸方式有以下三種，分別是無線公網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸、無線專網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸及有線光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸。然而針對于網(wǎng)絡(luò)層而言，主要選擇的通訊方式相對比較多，比如無線網(wǎng)絡(luò)通訊和光纖通訊以及載波通訊等等，雖然是在收集傳輸?shù)倪^程中，是可以選擇傳輸?shù)姆绞较鄬Ρ容^多，但是這也為電力配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在應(yīng)用層方面留下了相對比較多的安全隱患問題，如系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息容易被不法分子獲?。豢梢詫ο到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息進行修改降低了數(shù)據(jù)信息的真實性。從上述兩個安全問題可以看出，目前電力配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中雖然已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果，但存在著安全漏洞卻時刻威脅著電力系統(tǒng)的安全運行，如果依然是抱著僥幸的心理，那么一旦遇到突發(fā)情況下，將會對電力系統(tǒng)帶來較為嚴重的破壞問題，從而無法在一定程度上保證其安全穩(wěn)定運行。

三、分析配網(wǎng)自動化系統(tǒng)判斷事故的邏輯和方法

在形式上，配網(wǎng)自動化的系統(tǒng)主要是包括了變電站（SA）系統(tǒng)以及饋線自動化（FA）系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。由于配電網(wǎng)事故以線路事故為主，因此主要依靠FA 系統(tǒng)。FA 系統(tǒng)是DA 系統(tǒng)的主要組成部分，主要目的是實現(xiàn)故障診斷和自愈。它由饋線控制及數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、饋線自動隔離和恢復(fù)系統(tǒng)組成。其中，故障診斷系統(tǒng)處于承上啟下的核心地位。此外如果出現(xiàn)了事故的問題，那么安裝在配電所的DTU 設(shè)備以及安裝到線路上的FTU 設(shè)備都會收到不同程度的影響，相關(guān)的電流互感器也會檢測到故障的電流，并且發(fā)出相應(yīng)的啟動信號。在保護未投入跳閘的情況下，主要是根據(jù)遙信和遙測等方式通過光纖通信傳輸?shù)椒?wù)器之中，服務(wù)器根據(jù)電流走向?qū)⒆詈笠患売泄收想娏鞯膮^(qū)域至第一級無故障電流的區(qū)域之間判斷為故障區(qū)域，并提供給調(diào)度員。調(diào)度員根據(jù)故障區(qū)域，實行隔離，然后恢復(fù)故障點前段送電，并在負荷允許時通過其他線路向故障點后段送電。與此同時還要及時通知配電人員重點去檢查故障的區(qū)域，在此基礎(chǔ)上結(jié)合檢查結(jié)果作出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

四、分析配網(wǎng)自動化判斷事故的原因分析以及舉例

通過對上述分析能夠發(fā)現(xiàn)，采取上述措施可以及時地找到故障出現(xiàn)的區(qū)域，使其可以提高故障點的及時發(fā)現(xiàn)，縮短停電的時間，但是有的時候也會出現(xiàn)判斷不正確的情況下，其原因存在多種多樣的，以下便對其不同原因進行舉例做出相應(yīng)的分析。

（一）分析自動化改造不全面導(dǎo)致配網(wǎng)自動化判斷失誤

線路所連接的配電所大多都進行了配網(wǎng)自動化改造，但依然存在一部分的配電所并沒有接入DTU，并且也不存在遙控的條件。配網(wǎng)自動化處理的過程中，主要是將其沒有配置保護的配電所和相關(guān)線路等合成一條線路，從而對其故障問題進行定位，這樣會導(dǎo)致其配網(wǎng)自動化判斷出的事故區(qū)域比較多。在實際應(yīng)用中此種情況最為常見，配網(wǎng)自動化是基于線路范圍內(nèi)的各個配電所的保護信息判定出故障區(qū)域，因而配網(wǎng)自動化有效工作的前提是區(qū)域內(nèi)配電所均經(jīng)過改造且保護等各類功能健全。區(qū)域內(nèi)配電所配網(wǎng)自動化安裝不健全會導(dǎo)致系統(tǒng)將這些部分判定為一條線路，從而將會給出故障的范圍進行擴大，要想對這個問題進行合理的解決，那么最為主要的便是對配網(wǎng)自動化的配置工作進行不斷地完善。

（二）分析通道或工況原因?qū)е屡渚W(wǎng)自動化出現(xiàn)判斷失誤

例如FA 判定結(jié)果和實際的情況存在嚴重不一致的情況下，主要由于配電所的間隔過流保護信號所導(dǎo)致出現(xiàn)的，同時由于配電所內(nèi)的蓄電池質(zhì)量不合理導(dǎo)致其問題出現(xiàn)。自動化配電所的工況退出也是DA 判斷不準確主要的原因之一，導(dǎo)致工況退出的原因很多，其中失去交流所用電后，蓄電池質(zhì)量不佳是最常見的原因，除此以外通信光纜故障也是比較常見的原因。目前，全國其他地區(qū)采用超級電容的方式替代蓄電池，其效果并沒有看到比較明確的報道，對蓄電池的質(zhì)量進行改善，依然作為現(xiàn)如今急需要進行解決的問題。

總結(jié)：綜上所述，配網(wǎng)自動化判斷失靈主要因自動化系統(tǒng)不健全、自動化配電所工況退出及短時間內(nèi)多重故障互相影響引起。健全自動化網(wǎng)絡(luò)、提高蓄電池質(zhì)量、升級自動化系統(tǒng)是目前值得繼續(xù)發(fā)展和研究的主要方向。其中，配網(wǎng)管理系統(tǒng)又包括配電網(wǎng)電壓管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)故障診斷和斷電管理系統(tǒng)、操作票專家系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是我國最為重要的基礎(chǔ)性設(shè)施，其運行的安全性直接關(guān)系到我國的經(jīng)濟發(fā)展和人們的日常生產(chǎn)生活，為了進一步鞏固系統(tǒng)的安全，還應(yīng)該在系統(tǒng)中引入多種安全防護技術(shù)，來增強系統(tǒng)整體的安全強度。本文將就配電網(wǎng)故障診斷和斷電管理系統(tǒng)展開討論，重點在于對判斷失敗的幾個實例及其失敗原因進行分析和檢討。提高蓄電池質(zhì)量是目前比較值得關(guān)注的方向，也是難點，遺憾的是目前隨著超級電容的普遍應(yīng)用，并沒有看到提高蓄電池質(zhì)量的相關(guān)科研項目，蓄電池質(zhì)量未能得到明顯的改進，超級電容也沒有顯示出意料中的優(yōu)越性。